KR970008298B1 - 광수신부의 최적 임계전압 결정 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

광수신부의 최적 임계전압 결정 방법 및 그 장치

제1도는 일반적인 광전송 시스템의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명을 적용한 광전송 시스템의 블럭 구성도.

제3도는 제2도에서의 부분 샘플링부분과 연산처리부분의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 동작 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

900 : 정보원1000 : 부호기 혹은 스크램블러

1100 : 레이저1200 : 광섬유

1300 : 광검출기1400 : 전치증폭기

1500 : 등화기1650 : 샘플러

1750 : 연산처리1800 : 식별회로

본 발명은 광전송 시스템에서 광수신부의 임계전압을 결정하기 위하여 부분 샘플링방식과 표준편차의 계산을 통하여 최적의 임계전압을 결정하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기통신 시스템은 정상 백색 가우시안 잡음과 상호 신호의 간섭현상을 고려하지만, 광전송 시스템은 빛의 양자효과를 더 생각하여야 한다. 특히, 일반적인 광전송 시스템에서의 광수신부는 첨부한 제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 전송하고자 하는 내용을 전기적인 신호로 변환하는 정보원(100)과, 상기 정보원(100)에서 발생되는 전기적인 신호를 알맞는 전송형태를 변조시켜 레이저(300)의 구동을 온/오프하여 광신호를 광섬유(400)로 전송하는 부호기 혹은 스크램블러(200)와, 상기 광섬유(400)을 통하여 광신호를 전달받아 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기(500)와, 상기 광검출기(500)에서 변환된 전기신호를 입력받아 증폭 출력하는 전치증폭기(600)와, 상기 전치증폭기(600)를 통하여 입력받은 전기신호를 정형화하는 등화기(700)및 상기 등화기(700)에서 출력되는 전기신호를 임계전압과 비교하여 온신호 혹은 오프신호로 판별하는 식별회로(800)로 구성되어 있다.

앞서 밝힌 바와 같이 광전송 시스템에서는 빛의 양자효과도 염두에 두어야 하기 때문에 광수신부는 광검출기, 증폭기, 신호처리등으로 구성되어야 하며, 상기 광검출기의 출력신호는 여과 비정상 포아손과정으로 표현되며 애벌런스 다이오드(avalanche diode)는 통계적 승법과정을 가지므로, 산탄잡음(shot noise)이 포아손 분포를 가진다 하더라도 부호 오율을 가우시안 근사식으로 구할 수 있기에 임계값을 설정할 수 있다.

그러나, 일반적으로 광전송의 경우 산탄잡음이 전력크기에 비례하기 때문에 매우크고 또한 강조변조를 사용하는 광전송시스템의 오프신호의 잡음 표준편차는 온신호의 잡음 표준편차보다 작다. 그러므로 상기와 같이 두 신호분포의 영향을 주는 잡음분포의 영향을 주는 잡음분포의 분산 혹은 표준편차가 동일한 가우시안 근사식을 사용하는 종래의 임계전압 산출방식으로 산출된 임계전압은 실제 최적의 임계전압이 아니므로 시스템의 신뢰도를 떨어 뜨리는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 동일한 잡음분산의 가정하에 산출되는 임계전압은 최적의 임계전압이 아니므로 동기화 출력전압을 가우시안 분포의 대칭성을 이용 부분샘플링하는 샘플러와 두 잡음의 표준편차를 계산하는 연산처리기로 최적임계치를 산출하기 위한 광수신부의 최적 임계전압 결정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 광전송 시스템에서 광수신부의 임계전압을 결정하기 위한 방법에 있어서, 온신호의 평균과 오프신호의 평균을 산출하는 제1과정과, 광섬유를 통하여 전송받은 광신호를 전기신호로 변환하여 정형화하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 정형화되어진 신호와 상기 제1과정에서 산출되어진 평균치를 비교하여 상기 제2과정에서 정형화되어진 신호를 온신호 또는 오프신호로 분류하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 분류되어진 신호를 각각 해당 분류에 따라 신호의 잡음분산을 계산하는 제4과정 및 상기 제4과정에서 계산되어진 각각의 잡음 분산을 제곱근으로 변환하여 임계전압을 산출하는 제5과정을 포함하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 전송하고자 하는 내용을 전기적인 신호로 변환하는 정보원과 상기 정보원에서 발생되는 전기적인 신호를 알맞은 전송형태로 변조시켜 레이저의 구동을 온/오프하여 광신호를 광섬유로 전송하는 부호기 혹은 스크램블러등을 광송신부로 구비하고 있는 광전송 시스템에서 최적임계치를 유지하기 위한 광수신부에 있어서, 상기 광섬유를 통하여 광신호를 전달받아 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출수단과, 상기 광검출수단에서 변환된 전기신호를 입력받아 증폭 출력하는 전치 증폭수단과, 상기 전치증폭수단을 통하여 입력받은 전기신호를 정형화하는 신호정형수단과, 상기 신호정형수단에서 출력되는 전기신호를 온/오프신호의 표준편차를 참조하여 소정간격으로 샘플링하는 샘플링수단과, 상기 샘플링수단에서 출력되는 부분 샘플링 전압을 입력받아 초기온신호의 잡음분산과 온/오프신호의 표준편차를 참조하여 최적 임계전압을 산출하는 연산처리수단 및 상기 신호정형수단에서 출력되는 전기신호를 상기 연산처리수단에서 입력되는 임계전압과 비교하여 온신호 혹은 오프신호로 판별하는 식별수단을 포함하는데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명을 적용한 광전송 시스템의 블럭 구성도로서, 전송하고자 하는 내용을 전기적인 신호로 변환하는 정보원(900)과, 상기 정보원(900)에서 발생되는 전기적인 신호를 알맞는 전송형태로 변조시켜 레이저(1100)의 구동을 온/오프하여 광신호를 광섬유(1200)로 전송하는 부호기 혹은 스크램블러(1000)와, 상기 광섬유(1200)을 통하여 광신호를 전달받아 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기(1300)와, 상기 광검출기(1300)에서 변환된 전기신호를 입력받아 증폭 출력하는 전치증폭기(1400)와, 상기 전치증폭기(1400)를 통하여 입력받은 전기신호를 정형화하는 등화기(1500)와, 상기 등화기(1500)에서 출력되는 전기신호를 온/오프 신호의 표준편차를 참조하여 샘플링하는 샘플러(1650)와, 상기 샘플러(1650)에서 출력되는 부분 샘플링 전압을 입력받아 초기 온신호의 잡음분산과 온/오프신호의 표준편차를 참조하여 최적 임계전압을 산출하는 연산처리기(1750)및 상기 등화기(1500)에서 출력되는 전기신호를 상기 연산처리기(1750)에서 입력되는 임계전압과 비교하여 온신호 혹은 오프신호로 판별하는 식별회로(1800)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 광전송 시스템의 블럭 구성에서 부분 샘플링부분과 연산처리 부분의 신호처리 과정을 첨부한 제3도를 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

제3도는 제2도에서의 부분 샘플링부분과 연산처리부분의 신호처리 과정을 설명하기 위한 동작 순서도이다.

온신호는 '1'로 오프신호는 '0'으로 표현한다고 가정하면, 광전송 시스템에서의 부호기 혹은 스크램블러의 출력신호 X_C는 아래의 식(1)과 같이 표현되는데,

상기 식(1)에서 r(t-vT)는 아래의 식(2)와 같다.

이때, 스텝 S1에서 등화기(1500)의 출력전압 y(n)은 상기 식(2)와 같은 y(t₀-vT)로 표현되어 출력된다. 이때, 샘플러(1650)는 스텝 S2에서 온신호의 평균신호치를 기준으로 상기 등화기(1500)의 출력전압 y(n)이 큰가를 판단하여 크다고 판단되면 온신호이므로 스텝 S4로 진행하고 만약, 작다고 판단되면 스텝 S3으로 진행하여 온신호인가를 판단하도록 진행한다.

상기 스텝 S3에서는 상기 등화기(1500)의 출력전압 y(n)이 오프신호의 평균신호치를 기준으로 작은가를 판단하여 작은 경우는 오프신호이므로 스텝 S6으로 진행하고 만약, 상기 등화기(1500)의 출력전압 y(n)이 큰 경우 즉, 온신호의 평균신호치보다 작으므로 오프신호의 평균신호치보다는 큰 경우 스텝 S8로 진행한다.

상기 스텝 S4와 S6에서는 상기 스텝 S2와 S3에서 구분되어 넘어온 신호의 잡음 분산을 계산한 후 각각 스텝 S5와 S7로 진행하여 각각 전단의 과정에서 계산된 분산을 제곱근으로 변환한다.

이후, 스텝 S8에서는 상술한 과정을 통하여 온신호와 오프신호의 표준편차를 사용하여 최적 임계전압을 결정한다.

상기와 같은 과정에서 적용되는 수학적 배경은 일반적인 신호해석의 개념을 도입한 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

상기와 같은 본 발명의 과정으로 산출되는 임계전압과 종래의 방식으로 산출되는 임계전압을 간략히 비교하면, 온신호의 잡음표준편차(σ₁)와 오프신호의 잡음 표준편차(σ₀)를 산출하는 종래의 방식으로는 잡음 분산이 동일하다는 가정아래 산출되기 때문에 즉, 잡음분포의 표준편차를 σ₁₌σ₀=0.084×평균 5볼트(v)=0.42(v)로 생각하였다. 그러므로 그에 따른 광전송 시스템의 임계값은 2.5볼트(v)이 되고, 부호오율은 9.8659×10^-10이 되었다.

그러나, 양자효과에 의하여 오프신호의 오프신호의 잡음표준편차는 온신호의 잡음표준편차보다 작기 때문에 본 발명에 따른 방식은 온신호와 오프신호의 등화기(1500) 출력전압은 평균 5v와 0v로 표현되는데,

σ₁=0.084×평균 5볼트(v)=0.42(v)이고,

σ₀=0.05×평균 5볼트(v)=0.25(v)가 되어 샘플링수가 1000개라 가정하는 경우, 산출되는 임계값은 1.865볼트(v)이 되고, 부호오율은 4.2388×10^-14이 되어 매우 향상된 전송품질을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 광전송 시스템에서 광수신부의 임계전압을 결정하기 위한 방법에 있어서, 온신호의 평균과 오프신호의 평균을 산출하는 제1과정과; 광섬유를 통하여 전송받은 광신호를 전기신호로 변환하여 정형화하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 정형화되어진 신호와 상기 제1과정에서 산출되어진 평균치를 비교하여 상기 제2과정에서 정형화되어진 신호를 온신호 또는 오프신호로 분류하는 제3과정과; 상기 제3과정에서 분류되어진 신호를 각각 해당 분류에 따라 신호의 잡음 분산을 계산하는 제4과정; 및 상기 제4과정에서 계산되어진 각각의 잡음 분산을 제곱근으로 변환하여 임계전압을 산출하는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신부의 최적 임계전압 결정 방법.
2. 전송하고자 하는 내용을 전기적인 신호로 변환하는 정보원과 상기 정보원에서 발생되는 전기적인 신호를 알맞는 전송형태로 변조시켜 레이저의 구동을 온/오프하여 광신호를 광섬유로 전송하는 부호가 혹은 스크램블러등을 광송신부로 구비하고 있는 광전송 시스템에서 최적임계치를 유지하기 위한 광수신부에 있어서, 상기 광섬유를 통하여 광신호를 전달받아 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출수단과; 상기 광검출 수단에서 변환된 전기신호를 입력받아 증폭 출력하는 전기증폭기수단과; 상기 전치증폭수단을 통하여 입력받은 전기신호를 정형화하는 신호정형수단과; 상기 신호정형수단에서 출력되는 전기신호를 온/오프신호의 표준편차를 참조하여 소정간격을 샘플링하는 샘플링수단과; 상기 샘플링수단에서 출력되는 부분 샘플링 전압을 입력받아 초기 온신호의 잡음 분산과 온/오프신호의 표준편차를 참조하여 최적 임계전압을 산출하는 연산처리수단; 및 상기 신호정형수단에서 출력되는 전기신호를 상기 연산처리수단에서 입력되는 임계전압과 비교하여 온신호 혹은 오프신호로 판별하는 식별수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 임계전압결정을 위한 광수신부.